Minden nagyon egyszerű. Az urán-235 egy atomreaktorban szétesik, miközben hatalmas mennyiségű hőenergiát szabadít fel, vizet forral, nyomás alatti gőzzel egy turbinát forgat, amely elektromos generátort forgat, amely elektromos áramot termel.

A tudomány legalább egy természetes eredetű atomreaktort ismer. A gaboni Oklo uránlelőhelyben található. Igaz, másfél milliárd éve már kihűlt.

Az urán-235 az urán egyik izotópja. Abban különbözik az egyszerű urántól, hogy magjából 3 neutron hiányzik, emiatt az atommag kevésbé stabil, és két részre bomlik, amikor egy neutron nagy sebességgel beleütközik. Ebben az esetben további 2-3 neutron bocsát ki, amelyek az Uranus-235 másik magjába juthatnak, és széthasíthatják azt. És így végig a láncon. Ezt nukleáris reakciónak nevezik.

Ellenőrzött válasz

Ha nem irányítja a nukleáris láncreakciót, és az túl gyorsan megy, valódi nukleáris robbanást kap. Ezért a folyamatot gondosan figyelemmel kell kísérni, és nem szabad hagyni, hogy az urán túl gyorsan lebomoljon. Ehhez a fémcsövekben lévő nukleáris üzemanyagot egy moderátorba helyezik - egy olyan anyag, amely lelassítja a neutronokat és hővé alakítja azok kinetikus energiáját.

A reakciósebesség szabályozására neutronelnyelő anyagból készült rudakat merítenek a moderátorba. Ha ezeket a rudakat felemelik, kevesebb neutront fognak fel, és a reakció gyorsabb. Ha a rudakat leengedjük, a reakció ismét lelassul.

Technikai kérdés

Az atomerőművek hatalmas csövei valójában nem is csövek, hanem a hűtőtornyok gyors hűtés pár.

A felbomlás pillanatában a mag két részre szakad, amelyek nyaktörő sebességgel szóródnak szét. De nem repülnek messzire - eltalálják a szomszédos atomokat, és a kinetikus energia hővé alakul.

Majd ezzel a hővel felmelegszik a víz, gőzzé alakítva, a gőz forgatja a turbinát, a turbina pedig a generátort, amely áramot termel, akárcsak egy hagyományos szénnel üzemelő hőerőműben.

Vicces, de ez az egész magfizika, uránizotópok, nukleáris láncreakciók – mindezt azért, hogy felforraljuk a vizet.

A tisztaságért

Az atomenergiát nem csak az atomerőművekben használják fel. Vannak nukleáris meghajtású hajók és tengeralattjárók. Az 50-es években még atomautókat, repülőgépeket és vonatokat is fejlesztettek.

Az atomreaktor működése következtében radioaktív hulladékok keletkeznek. Egy részük újrahasznosítható további felhasználás céljából, néhányat speciális tárolóhelyeken kell tárolni, hogy ne károsítsák az embert és a környezetet.

Ennek ellenére az atomenergia ma az egyik legkörnyezetbarátabb. Atomerőművek Nem bocsátanak ki levegőt, nagyon kevés üzemanyagot igényelnek, kevés helyet foglalnak el, és megfelelő használat mellett nagyon biztonságosak.

A csernobili atomerőmű balesete után azonban sok ország felfüggesztette az atomenergia fejlesztését. Bár például Franciaországban az energia közel 80 százalékát atomerőművek állítják elő.

A 2000-es években a magas olajár miatt mindenki az atomenergiára emlékezett. Kompakt atomerőművekre vannak olyan fejlesztések, amelyek biztonságosak, akár évtizedekig is kitartanak, karbantartást nem igényelnek.

A huszadik század közepén az emberiség legkiválóbb elméi egyszerre két feladaton dolgoztak: az atombomba megalkotásán, és azon is, hogyan lehet az atom energiáját békés célokra felhasználni. Így jelent meg a világon az első Mi az atomerőmű működési elve? És hol találhatók a világon a legnagyobb erőművek?

Az atomenergia története és jellemzői

„Az energia mindennek a feje” – így lehet átfogalmazni a közismert közmondást, figyelembe véve a XXI. század objektív valóságát. Minden új fordulattal technikai haladás az emberiségnek egyre többre van szüksége belőle. Ma a "békés atom" energiáját aktívan használják a gazdaságban és a termelésben, nem csak az energiaszektorban.

Az úgynevezett atomerőművekben termelt villamos energiát (amelyek működési elve a természetben nagyon egyszerű) széles körben használják az iparban, az űrkutatásban, az orvostudományban és a mezőgazdaságban.

Az atomenergia a nehézipar olyan ága, amely az atom kinetikus energiájából nyeri ki a hőt és az elektromosságot.

Mikor jelentek meg az első atomerőművek? Az ilyen erőművek működési elvét szovjet tudósok tanulmányozták a 40-es években. Egyébként ezzel párhuzamosan feltalálták az első atombombát is. Így az atom egyszerre volt "békés" és halálos.

1948-ban I. V. Kurchatov azt javasolta a szovjet kormánynak, hogy kezdjen közvetlen munkavégzést a kitermelés érdekében. atomenergia... Két évvel később megkezdődött a bolygó legelső atomerőművének építése a Szovjetunióban (Obninsk városában, Kaluga régióban).

A működési elve mindegyiknek hasonló, de egyáltalán nem nehéz megérteni. Erről még lesz szó.

Atomerőmű: működési elv (fotó és leírás)

Minden munka egy erőteljes reakción alapul, amely akkor következik be, amikor az atommag hasad. Ebben a folyamatban leggyakrabban urán-235 vagy plutónium atomok vesznek részt. Az atommag a kívülről beléjük jutó neutront osztja szét. Ebben az esetben új neutronok jelennek meg, valamint hasadási töredékek, amelyek hatalmas kinetikus energiával rendelkeznek. Ez az energia minden atomerőmű tevékenységének fő és kulcsterméke.

Így írható le egy atomerőművi reaktor működési elve. A következő képen láthatod, hogyan néz ki belülről.

Az atomreaktoroknak három fő típusa van:

• nagy teljesítményű csatornareaktor (rövidítve RBMK);
• víz-víz reaktor (VVER);
• gyorsneutronreaktor (BN).

Külön érdemes ismertetni az atomerőmű egészének működési elvét. Hogyan működik, arról a következő cikkben lesz szó.

Az atomerőmű működési elve (diagram)

Bizonyos feltételek mellett és szigorúan meghatározott üzemmódokban működik. Az atomerőmű struktúrája (egy vagy több) mellett egyéb rendszereket, speciális struktúrákat és magasan képzett személyzetet is tartalmaz. Mi az atomerőmű működési elve? Röviden a következőképpen jellemezhető.

Minden atomerőmű fő eleme egy atomreaktor, amelyben az összes fő folyamat zajlik. Az előző részben írtunk arról, hogy mi történik a reaktorban. (általában leggyakrabban urán) kis fekete pellet formájában betáplálják ebbe a hatalmas kazánba.

Az atomreaktorban lezajló reakciók során felszabaduló energia hővé alakul, és átadódik a hűtőközegnek (általában víznek). Érdemes megjegyezni, hogy e folyamat során a hűtőfolyadék is kap egy bizonyos dózisú sugárzást.

Ezenkívül a hűtőfolyadék hőjét a közönséges vízbe továbbítják (speciális eszközök - hőcserélők segítségével), amely ennek eredményeként felforr. Az ebben a folyamatban keletkező gőz hajtja a turbinát. Ez utóbbihoz egy generátor csatlakozik, amely elektromos energiát termel.

Tehát az atomerőmű működési elve szerint ugyanaz a hőerőmű. Az egyetlen különbség az, hogy a gőz hogyan keletkezik.

Az atomenergia földrajza

A nukleáris energiát termelő öt ország a következő:

1. Franciaország.
2. Japán.
3. Oroszország.
4. Dél-Korea.

Ugyanakkor az Amerikai Egyesült Államok, amely évente mintegy 864 milliárd kWh-t termel, a bolygó összes villamos energiájának 20%-át állítja elő.

A világon összesen 31 állam üzemeltet atomerőművet. A bolygó összes kontinense közül csak kettő (Antarktisz és Ausztrália) teljesen mentes az atomenergiától.

Ma 388 atomreaktor van a világon. Igaz, közülük 45-en másfél éve nem termelnek áramot. A legtöbb atomreaktor Japánban és az Egyesült Államokban található. Teljes földrajzi elhelyezkedésüket a következő térkép mutatja. Zöld színnel jelölik azokat az országokat, ahol üzemelnek az atomreaktorok, és egy adott államban az összlétszámuk is megjelenik.

Az atomenergia fejlesztése a különböző országokban

Általánosságban elmondható, hogy 2014-től általános visszaesés figyelhető meg az atomenergia fejlődésében. Három ország vezet az új atomreaktorok építésében: Oroszország, India és Kína. Emellett számos olyan állam, amely nem rendelkezik atomerőművel, a közeljövőben tervezi ezek építését. Ezek közé tartozik Kazahsztán, Mongólia, Indonézia, Szaúd-Arábia és számos észak-afrikai ország.

Másrészt számos állam elindult az atomerőművek számának fokozatos csökkentése felé. Ide tartozik Németország, Belgium és Svájc. Néhány országban (Olaszország, Ausztria, Dánia, Uruguay) pedig törvényi szinten tilos az atomenergia.

Az atomenergia fő problémái

Az atomenergia fejlesztése egy jelentőséghez kapcsolódik ökológiai probléma... Ez az úgynevezett környezet. Így sok szakértő szerint az atomerőművek több hőt termelnek, mint az azonos kapacitású hőerőművek. Különösen veszélyes a vizek termikus szennyezése, amely megzavarja a biológiai szervezetek életét, és számos halfaj pusztulásához vezet.

Az atomenergiával kapcsolatos másik akut probléma általában a nukleáris biztonságot érinti. Az emberiség először az 1986-os csernobili katasztrófa után gondolt komolyan erre a problémára. A csernobili atomerőmű működési elve nem sokban különbözött a többi atomerőműétől. Ez azonban nem mentette meg egy súlyos és súlyos balesettől, amely egész Kelet-Európára nézve nagyon súlyos következményekkel járt.

Ráadásul az atomenergia veszélye nem korlátozódik csak az esetleges technogén balesetekre. Tehát nagy problémák merülnek fel a nukleáris hulladék elhelyezésével kapcsolatban.

Az atomenergia előnyei

Ennek ellenére az atomenergia fejlesztésének hívei az atomerőművek működésének egyértelmű előnyeit is megnevezik. Így különösen a Nukleáris Világszövetség nemrég tette közzé jelentését nagyon érdekes adatokkal. Elmondása szerint az atomerőművekben egy gigawatt villamos energia előállításával együtt járó emberáldozatok száma 43-szor kevesebb, mint a hagyományos hőerőművekben.

Vannak más, ugyanolyan fontos előnyök is. Ugyanis:

• alacsony villamosenergia-termelési költség;
• az atomenergia ökológiai tisztasága (kivéve a vizek hőszennyezését);
• az atomerőművek szigorú földrajzi hivatkozásának hiánya a nagy tüzelőanyag-forrásokra.

Konklúzió helyett

1950-ben megépült a világ első atomerőműve. Az atomerőművek működési elve egy atom neutron segítségével történő hasadása. A folyamat eredményeként hatalmas mennyiségű energia szabadul fel.

Úgy tűnik, hogy az atomenergia kivételes áldás az emberiség számára. A történelem azonban az ellenkezőjét bizonyította. Különösen két nagy tragédia – a szovjet csernobili atomerőmű balesete 1986-ban és a japán Fukusima-1 erőmű balesete 2011-ben – mutatta be a „békés” atom által jelentett veszélyt. És ma a világ számos országa elkezdett gondolkodni az atomenergia részleges vagy akár teljes elutasításán.

ATOMERŐMŰ(Atomerőmű), egy olyan erőmű, amely a nehézelemek atommagjainak (főleg. $ \ ce (^ (233) U, ^ (235) U, ^ (239) Pu) $). A keletkező hő aktív zóna atomreaktor, továbbítják (közvetlenül vagy köztes terméken keresztül hűtőfolyadék) munkaközeg (főleg vízgőz), amely turbinagenerátorral hajtja a gőzturbinákat.

Az AES elvileg a hagyományoshoz hasonló hőerőmű(TPP), amely gőzkazán helyett atomreaktort használ. Az atom- és hőerőművek alapvető termodinamikai sémáinak hasonlósága ellenére azonban jelentős különbségek vannak közöttük. A főbbek az atomerőművek környezeti és gazdasági előnyei a hőerőművekkel szemben: az atomerőműveknek nincs szükségük oxigénre az üzemanyag elégetéséhez; gyakorlatilag nem szennyezik a környezetet kénnel és más gázokkal; a nukleáris üzemanyag lényegesen magasabb fűtőértékű (1 g U vagy Pu izotóp hasadása során 22 500 kWh szabadul fel, ami 3000 kg energiának felel meg szén), ami jelentősen csökkenti mennyiségét és szállítási és kezelési költségeit; A világ nukleáris üzemanyagának energiaforrásait jelentősen meghaladják természeti rezervátumok szénhidrogén üzemanyag. Ezen túlmenően az atomreaktorok (bármilyen típusú) energiaforrásként történő felhasználása megköveteli a hagyományos hőerőműveknél alkalmazott termikus sémák megváltoztatását, illetve új elemek beépítését például az atomerőmű szerkezetébe. biológiai védelem (lásd. Sugárbiztonság), kiégett fűtőelem-visszatöltő rendszer, fűtőelem-tároló medence stb. A hőenergia átvitele atomreaktorból gőzturbinákba zárt csővezetékeken keringő hűtőközeg segítségével történik keringtető szivattyúkkal kombinálva, amelyek az ún. . reaktorkör vagy hurok. Hőhordozóként közönséges és nehéz vizet, vízgőzt, folyékony fémeket, szerves folyadékokat és egyes gázokat (például héliumot, szén-dioxidot) használnak. Az áramkörök, amelyek mentén a hűtőfolyadék kering, a radioaktivitás szivárgásának elkerülése érdekében mindig zárva vannak, számukat elsősorban az atomreaktor típusa, valamint a munkaközeg és a hűtőközeg tulajdonságai határozzák meg.

Egyhurkos áramkörrel rendelkező atomerőműveknél (ábra, a) a hűtőfolyadék is munkafolyadék, az egész kör radioaktív, ezért biológiai védelem veszi körül. Ha hűtőközegként inert gázt, például héliumot használnak, amely nem aktiválódik a mag neutronmezőjében, biológiai védelem csak az atomreaktor környékén szükséges, mivel a hűtőközeg nem radioaktív. A hűtőfolyadék - a munkaközeg, amelyet a reaktormagban melegítenek, belép a turbinába, ahol hőenergiája mechanikai energiává, majd az elektromos generátorban elektromos energiává alakul. A legelterjedtebb atomreaktoros egykörös atomerőművek, amelyekben a hűtőfolyadék ill neutron moderátor vizet szolgál fel. A munkafolyadék közvetlenül a magban képződik, amikor a hűtőfolyadékot forrásig melegítik. Az ilyen reaktorokat forralásnak hívják, a világ atomenergiájában BWR-nek (Boiling Water Reactor) emlegetik. Oroszországban elterjedtek a grafit moderátorral - RBMK-val (nagy teljesítményű csatornareaktor) - ellátott, vízhűtéses reaktorok. A magas hőmérsékletű gázhűtéses (hélium hűtőközeggel ellátott) reaktorok - HTGR (HTGR) - alkalmazása ígéretesnek tekinthető. A zárt gázturbinás ciklusban üzemelő egykörös atomerőművek hatásfoka meghaladhatja a 45-50%-ot.

Kétkörös sémával (ábra, b) a magban felmelegedett primer hűtőfolyadék a gőzfejlesztőbe kerül ( hőcserélő) hőenergiát a munkaközeghez a második körben, majd azt egy keringető szivattyú visszavezeti az aktív zónába. Az elsődleges hőhordozó lehet víz, folyékony fém vagy gáz, a munkaközeg pedig víz, amely a gőzfejlesztőben vízgőzné alakul. Az első kör radioaktív és biológiai árnyékolással van körülvéve (kivéve azokat az eseteket, amikor inert gázt használnak hűtőközegként). A második kör általában sugárzásbiztos, mivel a munkaközeg és a primer kör hűtőfolyadéka nem érintkezik egymással. A legelterjedtebbek a kétkörös, reaktoros atomerőművek, amelyekben a víz az elsődleges hűtő- és moderátor, a munkaközeg pedig a vízgőz. Az ilyen típusú reaktorokat VVER - nyomás alatti víz teljesítményként említik. reaktor (PWR - Power Water Reactor). Az atomerőmű hatékonysága VVER-rel eléri a 40%-ot. A termodinamikai hatékonyság szempontjából az ilyen atomerőművek rosszabbak, mint a HTGR-vel ellátott egykörös atomerőművek, ha a hűtőfolyadék hőmérséklete a magból kilépő nyílásnál meghaladja a 700 ° C-ot.

Háromkörös hőáramkörök (ábra, v) csak olyan esetekben használhatók, amikor teljesen ki kell zárni az első (radioaktív) kör hűtőközegének érintkezését a munkaközeggel; Például, ha a magot folyékony nátriummal hűtik le, a munkaközeggel (vízgőzzel) való érintkezése súlyos balesethez vezethet. A folyékony nátriumot hűtőközegként csak gyorstenyésztő reaktorokban (FBR – Fast Breeder Reactor) használják. A gyorsneutronreaktorral rendelkező atomerőművek sajátossága, hogy az elektromos és hőenergia előállításával egyidejűleg termikus atomreaktorokban való felhasználásra alkalmas hasadó izotópokat termelnek (ld. Breeder reaktor).

Az atomerőművi turbinák általában telített vagy enyhén túlhevített gőzzel működnek. Túlhevített gőzzel működő turbinák használatakor telített gőzt vezetnek át a reaktormagon (speciális csatornákon keresztül) a hőmérséklet és a nyomás növelése érdekében, vagy egy speciális hőcserélőn keresztül - egy szénhidrogén tüzelőanyaggal működő túlhevítőn. Az atomerőmű ciklusának termodinamikai hatásfoka minél magasabb, minél magasabbak a hűtőközeg, a munkaközeg paraméterei, amelyeket az atomerőmű hűtőköreiben használt szerkezeti anyagok technológiai lehetőségei és tulajdonságai határoznak meg.

Az atomerőművekben nagy figyelmet fordítanak a hűtőfolyadék tisztítására, mivel a benne lévő természetes szennyeződések, valamint a berendezések és csővezetékek működése során felhalmozódó korróziós termékek radioaktivitás forrásai. A hűtőfolyadék tisztasági foka nagymértékben meghatározza az atomerőmű helyiségeiben a sugárzási környezet szintjét.

Az atomerőműveket szinte mindig energiafogyasztók közelében építik, mivel a nukleáris fűtőanyag atomerőművekbe történő szállításának költsége a hőerőművek szénhidrogénüzemanyagával ellentétben kevéssé befolyásolja a megtermelt energia (általában az erőművekben lévő nukleáris üzemanyag) költségét. néhányszor egyszer újra cserélik). év), és mind az elektromos, mind a hőenergia nagy távolságra történő átvitele jelentősen megnöveli azok költségét. A legközelebbi település hátulsó oldalán atomerőmű épül, körülötte egészségügyi védőzóna és megfigyelési zóna kerül kialakításra, ahol a lakosság nem lakhat. A megfigyelési területen vezérlő- és mérőberendezések kerülnek elhelyezésre a környezet folyamatos megfigyelésére.

Atomerőmű - az alap atomenergia... Fő céljuk a villamosenergia-termelés (kondenzációs típusú atomerőművek) vagy a villamos energia és a hő kombinált termelése (atomerőművek - ATEC). Az atomerőműben a turbinákban elköltött gőz egy részét az ún. hálózati hőcserélők zárt hőellátó hálózatokban keringő víz fűtésére. Egyes esetekben az atomreaktorok hőenergiája csak a távfűtés (nukleáris hőellátó állomások - AST) szükségleteire használható fel. Ebben az esetben az első-második körök hőcserélőiből felmelegített víz belép a hálózati hőcserélőbe, ahol hőt ad le a hálózati víznek, majd visszatér a körbe.

Az atomerőművek egyik előnye a hagyományos hőerőművekkel szemben a magas környezetbarátság, amelyet minősítéssel megtartanak. atomreaktorok működése. Az atomerőművek sugárbiztonságának meglévő akadályai (fűtőelemek burkolata, atomreaktortartály stb.) megakadályozzák a hűtőközeg radioaktív hasadási termékekkel való szennyeződését. Az atomerőmű reaktorcsarnoka fölé védőhéjat (konténment) állítanak fel, amely megakadályozza a radioaktív anyagok környezetbe jutását a legsúlyosabb baleset során - primerkör nyomáscsökkentése, zóna megolvadása. Az atomerőmű személyzetének képzése speciális szimulátorokon (Atomerőmű-szimulátorokon) való képzést biztosít a műveletek gyakorlására normál és vészhelyzetben egyaránt. Az atomerőmű számos olyan szolgáltatással rendelkezik, amelyek biztosítják az erőmű normál működését, személyzetének biztonságát (például dozimetriai ellenőrzés, egészségügyi és higiéniai követelmények biztosítása stb.). Az atomerőmű területén friss és kiégett nukleáris fűtőelemek, valamint az üzemeltetés során keletkező folyékony és szilárd radioaktív hulladékok átmeneti tárolói létesülnek. Mindez oda vezet, hogy egy atomerőműben egy beépített kilowatt energia költsége több mint 30%-kal magasabb, mint egy hőerőmű kilowattjának költsége. Az atomerőműben előállított, fogyasztónak szállított energia költsége azonban alacsonyabb, mint a hőerőműben, mivel ebben a költségben a tüzelőanyag-komponens igen csekély részesedése van. A nagy hatásfok és a teljesítményszabályozás adottságai miatt az atomerőműveket általában alapüzemmódban használják, miközben az atomerőművek beépített kapacitásának kihasználtsága meghaladhatja a 80%-ot. Az atomerőművek részesedésének növekedésével a régió teljes energiamérlegében manőverezhető üzemmódban is működhetnek (a helyi villamosenergia-rendszer terhelési szabálytalanságainak fedezésére). Az atomerőművek azon képessége, hogy a fűtőanyag cseréje nélkül hosszú ideig működjenek, lehetővé teszi távoli régiókban történő felhasználásukat. Atomerőműveket fejlesztettek ki, amelyek berendezéseinek elrendezése a hajós atomerőművekben alkalmazott elveken alapul. telepítések (lásd: Atomic rover). Az ilyen atomerőműveket például egy bárkára lehet helyezni. Ígéretesek a HTGR-es atomerőművek, amelyek hőenergiát termelnek a kohászati, vegyipari és olajipari technológiai folyamatok megvalósításához, szén és agyagpala elgázosításához, szintetikus szénhidrogén üzemanyag előállításához. Az atomerőmű üzemideje 25-30 év. Az atomerőmű leszerelése, a reaktor leszerelése és telephelyének „zöld gyep” állapotba állítása bonyolult és költséges szervezési és műszaki intézkedés, amelyet minden esetben kidolgozott tervek alapján hajtanak végre.

A világ első működő atomerőművét 5000 kW teljesítménnyel 1954-ben indították el Oroszországban, Obnyinszkban. 1956-ban üzembe helyezték a Calder Hall atomerőművét Nagy-Britanniában (46 MW), 1957-ben az amerikai Shippingport-i atomerőművet (60 MW). 1974-ben indult a világ első atomerőműve - Bilibinskaya (Chukotka Autonóm Okrug). A második félévben megkezdődött a nagy gazdaságos atomerőművek tömeges építése. 1960-as évek A csernobili atomerőműben történt balesetet (1986) követően azonban az atomenergia vonzereje érezhetően csökkent, és számos országban, ahol elegendő saját hagyományos tüzelőanyag- és energiaforrással vagy azokhoz hozzáféréssel rendelkeznek, új atomerőműveket építettek ki. az üzemek ténylegesen megszűntek (Oroszország, USA, Nagy-Britannia, Németország). A 21. század elején, 2011.11.03. a Csendes-óceánon Japán keleti partjainál egy erős, 9,0-9,1-es erősségű földrengés következtében, majd az azt követő cunami(a hullámmagasság elérte a 40,5 m-t) a Fukushima 1 Atomerőműben (Okuma Township, Fukushima prefektúra) a legnagyobbtechnológiai katasztrófa- a nukleáris események nemzetközi skáláján a maximum 7. szintű sugárbaleset. A szökőár tönkretette a külső tápegységeket és a készenléti dízelgenerátorokat, ami az összes normál és vészhűtési rendszer meghibásodását okozta, és a baleset első napjaiban az 1-es, 2-es és 3-as erőművek reaktormagjának megolvadásához vezetett. 2013 decemberében az atomerőművet hivatalosan bezárták. 2016 első felétől a magas sugárzási szint nem csak az emberek munkáját teszi lehetetlenné a reaktorépületekben, hanem a robotokat is, amelyek a magas sugárzási szint miatt meghibásodnak. A tervek szerint a talajrétegek speciális tárolóhelyekbe történő eltávolítása és megsemmisítése 30 évig tart majd.

A világ 31 országa használ atomerőművet. 2015-re kb. 440 db 381 ezer MW (381 GW) feletti összteljesítményű atomerőmű reaktor (erőmű). RENDBEN. 70 atomreaktor épül. A teljes villamosenergia-termelésben való részesedését tekintve a világelső Franciaország (a beépített kapacitás tekintetében a második), ahol az atomenergia 76,9%-ot tesz ki.

A világ legnagyobb atomerőműve 2015-ben (beépített kapacitás alapján) - Kashiwazaki-Kariva (Kashiwazaki, Niigata prefektúra, Japán). 5 Forralt Atomreaktor (BWR) és 2 Advanced Boiling Boiling Nuclear Reactors (ABWR) működik, amelyek együttes teljesítménye 8212 MW (8.212 GW).

Európa legnagyobb atomerőműve a zaporozsjei atomerőmű (Energodar, Zaporozhye régió, Ukrajna). 1996 óta 6 db VVER-1000 reaktoros erőmű üzemel, összesen 6000 MW (6 GW) teljesítménnyel.

Az Egyesült Államokban és Japánban mintegy 10-20 MW teljesítményű mini-atomerőműveket fejlesztenek az egyes iparágak, lakóparkok, illetve a jövőben egyéni házak hő- és áramellátására. A kis méretű reaktorokat biztonságos technológiákkal hozzák létre, amelyek nagymértékben csökkentik a nukleáris anyag szivárgásának lehetőségét.

2015-ben Oroszországban 10 atomerőmű üzemel, amelyek 34 db 24.643 MW (24.643 GW) összteljesítményű erőművet üzemeltetnek, ebből 18 db VVER típusú reaktorral (ebből 11 db VVER-1000, ill. 6 db VVER-440 különböző változatú tápegység); 15 erőmű csatornareaktorral (11 erőmű RBMK-1000 reaktorral és 4 erőmű EGP-6 reaktorral - Power Heterogeneous Loop Reactor 6 hűtőközeg keringető hurokkal, elektromos teljesítmény 12 MW); 1 db tápegység nátriumhűtéses BN-600 gyorsreaktorral (1 db BN-800 tápegység kereskedelmi üzembe helyezése folyamatban van). Az "Oroszországi atomenergia-ipar fejlesztése" szövetségi célprogram szerint 2025-re az Orosz Föderáció atomerőműveiben termelt villamos energia arányának 17-ről 25%-ra kell növekednie, és kb. 30,5 GW. A tervek szerint 26 új erőművet, 6 új atomerőművet építenek, ebből kettő úszó (2. táblázat).

Az Orosz Föderációban tervezett atomerőművek

2008 óta a Novovoronyezsi Atomerőmű-2 (a Novovoronyezsi Atomerőmű közelében) az új Atomerőmű-2006 projekt szerint épül (az új generációs "3+" orosz atomerőmű projektje javított műszaki és gazdasági mutatókkal), amely előírja a VVER-1200 reaktorok használatát. 2 db 2400 MW összteljesítményű erőmű építése folyamatban van, a jövőben további 2 db megépítését tervezik.

A Balti Atomerőmű 1200 MW teljesítményű VVER-1200 reaktor alkalmazását irányozza elő; erőművek - 2. A teljes beépített teljesítmény 2300 MW. Az első blokk üzembe helyezését 2020-ban tervezik. Az Oroszországi Szövetségi Atomenergia Ügynökség projektet hajt végre kis teljesítményű úszó atomerőművek létrehozására. Az épülő „Akademik Lomonoszov” atomerőmű a világ első úszó atomerőműve lesz. Az úszóállomás elektromos és hőtermelésre, valamint tengervíz sótalanítására használható. Naponta 40-240 ezer m 2 édesvizet tud előállítani. Az egyes reaktorok beépített villamos teljesítménye 35 MW. Az állomás üzembe helyezését 2018-ra tervezik.

Oroszország nemzetközi atomenergia-projektjei

2013.9.23. Oroszország átadta a busehri atomerőművet (Bushehr) Iránnak működésre , Bushehr város közelében (Ostab Bushehr); az erőművek száma - 3 (1 épült, 2 építés alatt); reaktor típusa - VVER-1000. "Kudankulam" atomerőmű, Kudankulam város közelében (Tamil Nadu állam, India); a tápegységek száma - 4 (1 - üzemben, 3 - építés alatt); reaktor típusa - VVER-1000. Akkuyu Atomerőmű, Mersin közelében (il Mersin, Törökország); a tápegységek száma - 4 (építés alatt); reaktor típusa - VVER-1200; Fehérorosz Atomerőmű (Ostrovets, Grodno régió, Fehéroroszország); a tápegységek száma - 2 (építés alatt); reaktor típusa - VVER-1200. "Hanhikivi 1" atomerőmű (Hanhikivi-fok, Pohjois-Pohyanmaa régió, Finnország); a tápegységek száma - 1 (építés alatt); reaktor típusa - VVER-1200.

A Szovjetunióban nukleáris láncreakcióval villamosenergia-termelésre először az Obnyinszki atomerőműben került sor. A mai óriásokhoz képest az első atomerőmű mindössze 5 MW, a világ legnagyobb működő atomerőműve, a „Kashiwazaki-Kariva” (Japán) pedig 8212 MW-tal rendelkezett.

Obninszki Atomerőmű: az indulástól a múzeumig

Katonai programjaik végén a szovjet tudósok I. V. Kurchatov vezetésével azonnal hozzáfogtak egy atomreaktor létrehozásához, amelynek célja a hőenergia felhasználásával elektromos árammá alakítani. Az első atomerőművet ők fejlesztették ki a lehető legrövidebb idő alatt, és 1954-ben ipari atomreaktort indítottak.

Az ipari és professzionális potenciál felszabadítása az atomfegyverek megalkotása és tesztelése után lehetővé tette I. V. Kurchatovnak, hogy megbirkózzon azzal a rábízott problémával, hogy egy szabályozott nukleáris reakció során felszabaduló hőt uralja az elektromosságot. Az atomreaktor létrehozásának műszaki megoldásait a legelső kísérleti F-1 urán-grafit reaktor indításakor sajátították el 1946-ban. Az első nukleáris láncreakciót végrehajtották rajta, gyakorlatilag az elmúlt évek elméleti fejleményei beigazolódtak.

Egy ipari reaktor esetében a berendezés folyamatos működésével, a hőelvezetéssel és a generátor betáplálásával, a hűtőfolyadék keringtetésével és a radioaktív szennyeződés elleni védelmével kapcsolatos tervezési megoldásokat kellett találni.

A 2. számú laboratórium csapata IV. Kurchatov vezetésével NIIkhimmash-val együtt NA Dollezhal vezetésével kidolgozta a szerkezet minden árnyalatát. E.L. Feinberg fizikust bízták meg az eljárás elméleti kidolgozásával.

A reaktor beindítását (kritikus paraméterek elérése) 1954. május 9-én hajtották végre, ugyanezen év június 26-án az atomerőmű hálózatra kapcsolták, és már decemberben a tervezett kapacitásra hozták.

Miután az Obnyinszki Atomerőmű csaknem 48 évig balesetmentesen üzemelt ipari erőműként, 2002 áprilisában leállították. Ugyanezen év szeptemberében befejeződött a nukleáris üzemanyag kirakodása.

Már az atomerőműben végzett munka során is sok kirándulás érkezett, az állomás a leendő atomtudósok képzési osztályaként működött. Ennek alapján ma atomenergia-emlékmúzeumot szerveztek.

Az első külföldi atomerőmű

Az atomerőműveket Obninszk mintájára nem azonnal, hanem külföldön kezdték létrehozni. Az Egyesült Államokban csak 1954 szeptemberében döntöttek a saját atomerőmű építéséről, és csak 1958-ban indították útjára a pennsylvaniai Shippingport atomerőművet. A hajókikötői atomerőmű 68 MW teljesítményű. Külföldi szakértők az első kereskedelmi célú atomerőműnek nevezik. Az atomerőművek építése meglehetősen drága, az atomerőmű 72,5 millió dollárjába került az Egyesült Államok kincstárának.

24 évvel később, 1982-ben az állomást bezárták, az üzemanyagot 1985-re kipakolták, és megkezdődött ennek a hatalmas, 956 tonnát nyomó szerkezetnek a szétszerelése a későbbi ártalmatlanítás céljából.

A békés atom létrejöttének előfeltételei

Miután 1938-ban Otto Hahn és Fritz Strassmann német tudósok felfedezték az uránhasadást, megkezdődtek a láncreakciók vizsgálata.

IV. Kurchatov, akit az AB Ioffe szorgalmazott, Yu. B. Kharitonnal együtt feljegyzést készített a Tudományos Akadémia Elnökségéhez a nukleáris problémákról és az ezirányú munka fontosságáról. IV. Kurcsatov abban az időben a Leningrádi Fizikai-Műszaki Intézetben (Leningrádi Fizikai és Technológiai Intézet) dolgozott, amelyet A. B. Ioffe vezetett, a magfizika problémáival.

1938 novemberében a probléma tanulmányozásának eredményei alapján és IV. Kurcsatovnak a Tudományos Akadémia plénumán elhangzott beszéde után feljegyzés készült a Tudományos Akadémia Elnökségéhez a tudományos akadémia megszervezéséről. a Szovjetunióban végzett munka az atommag fizikáján. Megkeresi a Szovjetunió összes szétszórt laboratóriumának és intézetének általánossá tételének okát, amelyek különböző minisztériumokhoz és osztályokhoz tartoznak, és valójában egyetlen problémával foglalkoznak.

A magfizikai munkák felfüggesztése

E szervezési munkák egy részét még a második világháború előtt végezték, de a fő előrelépés csak 1943-ban kezdődött, amikor IV. Kurchatovnak felajánlották az atomprojekt vezetését.

1939. szeptember 1. után a Szovjetunió körül egyfajta vákuum kezdett kialakulni. A tudósok ezt nem érezték azonnal, bár a szovjet hírszerzés ügynökei azonnal figyelmeztetni kezdtek a nukleáris reakciók tanulmányozása Németországban és Nagy-Britanniában végzett munka felgyorsításának minősítésére.

A Nagy Honvédő Háború azonnal kiigazította az ország összes tudósának munkáját, beleértve az atomfizikusokat is. 1941 júliusában az LPTI-t Kazanyba evakuálták. IV. Kurchatov kezdett foglalkozni a tengeri hajók aknamentesítésének problémájával (tengeri aknák elleni védelem). A háborús körülmények között e témában végzett munkáért (három hónap hajókon Szevasztopolban 1941 novemberéig, amikor a város szinte teljesen ostrom alatt állt), Potiban (Grúzia) lemágnesezési szolgálat megszervezéséért Sztálin-díjat kapott.

Egy súlyos hideg után, Kazanyba érkezve, csak 1942 végén tudott IV. Kurcsatov visszatérni a nukleáris reakció témájához.

I. V. Kurchatov által vezetett atomprojekt

1942 szeptemberében IV. Kurcsatov még csak 39 éves volt, a tudomány életkora szerint fiatal tudós volt Ioffe és Kapitsa mellett. Ebben az időben Igor Vasziljevicset nevezték ki projektmenedzseri posztra. Az összes oroszországi atomerőművet és az akkori plutóniumreaktorokat egy atomprojekt keretében hozták létre, amelyet 1960-ig Kurchatov vezetett.

Mai szemmel nézve elképzelhetetlen, hogy pontosan akkor, amikor az ipar 60%-a megsemmisült a megszállt területeken, amikor az ország fő lakossága a frontnak dolgozott, a Szovjetunió vezetése olyan döntést hozott, amely előre meghatározta. az atomenergia fejlesztése a jövőben.

A németországi, nagy-britanniai és egyesült államokbeli atommag fizikájával kapcsolatos ügyek helyzetéről szóló titkosszolgálati jelentések értékelése után Kurcsatov világossá tette a késés mértékét. Elkezdte összegyűjteni azokat a tudósokat az országban és az aktív frontokon, akik részt vehettek a nukleáris potenciál megteremtésében.

Az urán, a grafit, a nehézvíz hiánya és a ciklotron hiánya nem állította meg a tudóst. Az elméleti és gyakorlati munka Moszkvában folytatódott. A titkosság magas fokát a GKO (Államvédelmi Bizottság) határozta meg. A fegyveres minőségű plutónium előállításához reaktort építettek (maga Kurchatov terminológiája szerint "kazán"). Az urándúsítási munkálatok folytak.

1942 és 1949 között lemaradt az Egyesült Államok mögött

1942. szeptember 2-án irányított nukleáris reakciót hajtottak végre az Egyesült Államokban, a világ első atomreaktorában. A Szovjetunióban ekkorra a tudósok elméleti fejlődésén és a hírszerzési adatokon kívül gyakorlatilag semmi nem volt.

Világossá vált, hogy az ország nem tudja rövid időn belül utolérni az Egyesült Államokat. Személyzet képzése (mentése), előfeltételek megteremtése az urándúsítási folyamatok gyors fejlődéséhez, a fegyveres minőségű plutónium előállítására alkalmas atomreaktor létrehozása, valamint a tiszta grafitgyártó üzemek működésének helyreállítása - ezek azok a feladatok, amelyek a háború alatt és a háború utáni időkben kellett elvégezni.

A nukleáris reakció lefolyása kolosszális mennyiségű hőenergia felszabadulásával jár. Amerikai tudósok – az atombomba első megalkotói ezt egy további károsító hatásként használták fel egy robbanás során.

A világ atomerőművei

Ma, bár az atomenergia óriási mennyiségű villamos energiát termel, korlátozott számú országban elterjedt. Ennek oka az atomerőmű építésébe befektetett hatalmas tőkebefektetés, a geológiai feltárástól az építésen át a védelem kialakításán át a dolgozók képzéséig. A megtérülés több tíz év alatt megtörténhet, feltéve, hogy az állomás folyamatosan működik.

Az atomerőmű építésének megvalósíthatóságát főszabály szerint az országok kormányai határozzák meg (természetesen különféle lehetőségek mérlegelése után). Az ipari potenciál fejlesztésével összefüggésben, nagy mennyiségű saját belső energiaforrás-tartalék vagy azok magas költsége hiányában, előnyben részesítik az atomerőmű építését.

2014 végére atomreaktorok a világ 31 országában dolgozott. Megkezdődött az atomerőművek építése Fehéroroszországban és az Egyesült Arab Emírségekben.

Oroszország atomerőművei

Ma tíz atomerőmű működik az Orosz Föderációban.

Napjainkban az oroszországi atomerőművek a Rosatom Állami Atomenergia Társaság részei, amely az ipar valamennyi strukturális részlegét egyesíti, az uránbányászattól és dúsítástól és a nukleáris üzemanyag-gyártástól az atomerőművek üzemeltetéséig és építéséig. Az atomerőművek által termelt energia tekintetében Oroszország Franciaország után a második helyen áll Európában.

Atomenergia Ukrajnában

alatt épültek atomerőművek Ukrajnában szovjet Únió... Az ukrán atomerőművek összesített beépített kapacitása az oroszokéhoz hasonlítható.

A Szovjetunió összeomlása előtt Ukrajna atomenergia-ipara egyetlen iparágba integrálódott. A posztszovjet időszakban, a 2014-es események előtt voltak ipari vállalkozások alkatrészeket gyárt orosz atomerőművek számára. Az Orosz Föderáció és Ukrajna közötti munkaügyi kapcsolatok megszakadása miatt az Oroszországban épülő erőművek 2014-re és 2015-re tervezett beindítása elmaradt.

Az ukrajnai atomerőművek az Orosz Föderációban gyártott TVEL-eken (nukleáris fűtőanyaggal ellátott fűtőelemek, ahol a maghasadási reakció zajlik) működnek. Ukrajna amerikai üzemanyagra való átállása 2012-ben kis híján balesethez vezetett a dél-ukrajnai atomerőműben.

2015-re a Keleti Bányászati ​​és Feldolgozó Üzemet (uránérc bányászatát) magában foglaló „Nukleáris Üzemanyag” Állami Konszern még nem tudott megoldást szervezni saját fűtőelem-rudak gyártásának kérdésére.

A nukleáris energia kilátásai

1986 után, amikor a csernobili baleset történt, számos országban leállították az atomerőműveket. A biztonsági szint javítása kihozta az atomenergia-ipart a stagnálás állapotából. 2011-ig, amikor a japán „Fukusima-1” atomerőműben a cunami következtében bekövetkezett baleset történt, az atomenergia-ipar folyamatosan fejlődött.

Napjainkban az atomerőművek állandó (kisebb és nagyobb) balesetei lassítják a létesítmények építésével vagy molymentesítésével kapcsolatos döntéshozatalt. A világ lakosságának a nukleáris reakcióval történő villamosenergia-termelés problémájához való hozzáállása óvatosnak és pesszimistának mondható.